| 标题 | 地铁车站深基坑支撑轴力监测与分析 |
| 范文 | 熊思嘉 摘 要：基坑的稳定性对于地铁工程的顺利完成起着至关重要的作用，而基坑稳定性主要取决于内支撑的变化情况。支撑轴力的变化趋势直观地反映了基坑土压力的变化，而基坑土压力的变化则直接影响内支撑体系的稳定，因此研究支撑轴力的变化规律是分析基坑稳定性中不可或缺的一步。本文以厦门市地铁三号线创业桥站支撑轴力监测数据为基础，分析地铁深基坑在开挖过程中支撑轴力的动态变化趋势，得出基坑支撑轴力变化规律，为后续地铁深基坑优化设计和安全施工提供可靠依据。 关键词：深基坑；支撑；监测；数据分析 Abstract：The stability of the foundation pit plays a crucial role in the smooth completion of the subway project，and the stability of the foundation pit mainly depends on the variation of the internal support.The axial force alteration of the support visually reflects the change of the earth pressure of the foundation pit，and the change of the earth pressure of the foundation pit directly affects the stability of the internal support system.Therefore，studying the axial force alteration of the support is of necessary step for analyzing the stability of the foundation pit.Based on the monitoring data of steel support axial force of the Chuangye Bridge Station which belongs Xiamen Metro Line 3，this paper analyzes the dynamic trend of the support axial force during the excavation of subway deep foundation pit，，and obtains the variation law of the axial force of the foundation pit，which can provide a reliable basis to optimize the design and ensure construction safety. Key words：foundation pit；support；monitoring；data analysis 随着我国经济的快速发展，城市化基础建设的加快，城市轨道交通的规划与建设也随之跃上了一个新台阶。[1]地铁车站作为轨道交通与其他通勤方式进行人流交换的重要枢纽，它的安全就显得尤为重要。而深基坑是地铁车站主体结构的基石，是整个车站建设过程中难度最大，危险性最高的部分，它不仅影响着地铁的正常使用，还威胁着周边建筑以及群众的安全。一旦基坑出现安全事故，轻则使工程进度滞后，建设成本增加，重则危及周边建筑与群众，造成重大经济损失和人员伤亡。在整个深基坑施工过程中，有效的监测和预警是维护深基坑稳定的重要手段之一，而支撑轴力的监测则是监测任务中的重中之重。因此，在整个深基坑开挖过程中，科学地分析支撑轴力的监测数据，得出支撐轴力的变化规律，对于判断内支护系统稳定性、指导基坑工程安全施工，具有非常重要的意义[2-4]。 1 工程概况 本站为厦门市地铁三号线创业桥站，全长约276.5m，车站主体采用典型的地下二层岛式站台设计，为单柱双跨框架结构。其中基坑标准段宽约19.7m，深度约为16.81m，小里程端头接盾构区间，深约18.50m，宽度为23.15m，顶板覆土约34m。车站周边有密集建筑群围绕，且与两条主干道相邻，为将基坑施工对周边环境的影响降到最低，保证施工安全，车站主体采用明挖顺筑法施工，主体围护结构（如图1所示）主要由钻孔灌注桩 +3道内支撑组成。其中标准段内支撑共设三道，第一道支撑为砼支撑，间距9m，第二、三道均采用钢管支撑，间距3m。基坑局部采用一道砼支撑+一道钢支撑+一道预应力锚索的支护形式。围护桩间埋有直径800mm的三管旋喷桩作为止水帷幕，埋入到弱透水层以下1m。 2 支撑轴力监测方案 2.1 测点布置 支撑作为内支护系统的重要组成部分，承担着维持基坑稳定，保证施工安全的责任。支撑轴力直观地反映出围护结构在基坑开挖时的内力变化，为准确地掌握内支护系统的受力情况，及时对异常监测情况进行预警，本次选择工程情况较复杂的小里程端头作为主要的研究对象，对具有代表性的支撑进行重点监测，轴力测点布置平面图如图2所示。 2.2 支撑设计 砼支撑相对于钢管支撑具有变形小，水平受压能力较强的特点，而深基坑两侧土压力较大，第一道支撑需要承受的水平压力也相对较大，故本站选用800×1000mm砼支撑作为支撑体系的第一道防线。基坑下部支撑承受的土压力一般较小，因此选用Φ609，t=16mm钢管支撑作为第二、三道支撑。钢材作为一种理想的弹塑性材料，与混凝土相比最大的优势是可以施加预应力，因此钢支撑可以通过施加预加轴力来减小钢支撑与围护桩连接节点之间不可避免的施工间隙，消除支护系统的松弛。同时，施加预加轴力还可以有效地减少围护桩的位移量，减小支护结构的变形，提高基坑内支护系统的稳定性。[5]故分别对第二、三道钢支撑施加预加轴力。 3 监测数据分析 支撑轴力的变化直观反映了支护结构的稳定性，间接地关系到基坑工程以及周边建筑物的安全，为保障基坑工程能够顺利完成，本次通过对支撑轴力监测资料的研究，选取具有代表性的支撑进行科学的分析与研究，并结合实际工况，得出支撑轴力在基坑开挖过程中的变化规律，对基坑施工进行准确有效的指导。本文选取轴力ZCL-01和ZCL-02作为研究对象，对支撑轴力进行实时监测与分析。 （1）支撑轴力随时间的变化趋势如图3、4所示，随着基坑的不断开挖，支撑轴力基本呈递增趋势。结合图3、4和图5可以得出，温度变化对支撑轴力的变化有着较大的影响，除外力影响（基坑开挖深度、支撑的预加轴力、支撑的架设和拆除、围护桩的变形、地表沉降、坑外水位变化）外，轴力的变化趋势与温度变化趋势在一定程度上有着相似性。例如，4月1号至4月4号，施工现场工况无明显进展，白天室外温度比较高，最高气温达到30摄氏度，ZCL-01-02轴力出现较为明显的增长，而ZCL-01-03则出现负值。初步分析是由于支撑热传导性较好，受热膨胀，导致ZCL-01-01、ZCL-01-02支撑轴力增大；第一、二道支撑相对于第三道支撑来说，对支护结构的影响较大，因此ZCL-01-01、ZCL-01-02轴力增长较大导致围护桩向基坑外发生侧移，再加上第三道钢支撑在施工的过程中预应力损失较大，导致第三道钢支撑受到两侧的土压力减小，轴力累计变化出现负值。 （2）由图3、4可知，第一道砼支撑在架设初期，由于承受基坑两侧的土压力，支撑轴力会迅速增大直至稳定，而在成功架设第二、三道钢支撑之后，由于钢支撑分担了一部分土压力，导致砼支撑轴力减小或增长趋势放缓。在第三道钢支撑拆除的过程中，两侧土体逐渐失去第三道支撑的支撑作用，土压力重新分配到第一、二道支撑，导致短时间内第一、二道支撑轴力骤然增大，待第三道钢支撑完全拆除之后，轴力变化趋于稳定。 （3）本次监测钢支撑轴力均较小，最大值小于规范要求的控制值，表明钢支撑是安全可靠的，同时说明了钢支撑的设计可以进行优化，减少材料的浪费。从监测数据分析来看，支撑轴力的变化幅度在可控的范围内，均未超过控制值，故判定基坑的围护体系始终处于安全稳定的良好状态。 4 结语 在基坑施工过程中，支撐轴力变化并不是单一不变的，其变化波动起伏但又存在一定规律，出现这种现象主要是由于外部环境、荷载、及现场施工情况等不断变化。[6]因此，在整个监测过程中，应对支撑轴力进行实时监测，并记录外部环境、现场施工进度等详细信息，结合所记载信息对支撑轴力的变化进行科学严谨的分析，准确的预测基坑变形趋势并及时提出预警，为基坑工程安全施工进行有效的指导。 参考文献： [1]董明星.谈中国城市地铁建设的现状和发展战略[J].城市建设理论研究，2015（35）：786-786. [2]王学军.沈阳地铁黎明文化宫站后区间基坑施工钢支撑轴力监测与分析[J].铁道建筑，2007（4）：86-88. [3]刘建航，侯学渊.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1997. [4]唐世强.地铁深基坑支护体系内力及变形规律分析[J].铁道建筑，2008（11）：35-39. [5]陈春红，吴明明，彭加强.深基坑钢支撑预加轴力计算取值的影响分析[J].浙江建筑，2013（5）：43-45. [6]刘新，林源，张军，胡长明，梅源.某地铁车站深基坑施工期维护结构及临近建筑变形监测与分析[J].施工技术，2014（13）：55-58. |
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